Οι πρωτεΐνες είναι από τις πιο σημαντικές χημικές ουσίες για όλη τη ζωή στον πλανήτη. Η δομή των πρωτεϊνών μπορεί να ποικίλει πολύ. Κάθε πρωτεΐνη, ωστόσο, αποτελείται από πολλά από τα 20 διαφορετικά αμινοξέα. Παρόμοια με τα γράμματα στο αλφάβητο, η σειρά των αμινοξέων σε μια πρωτεΐνη παίζει σημαντικό ρόλο στον τρόπο λειτουργίας της τελικής δομής. Οι πρωτεΐνες μπορούν να έχουν μήκος εκατοντάδων αμινοξέων, έτσι οι πιθανότητες είναι σχεδόν ατελείωτες όπως θα εξετάσουμε μέσα μας.
Πώς προσδιορίζεται η ακολουθία αμινοξέων
Μπορεί να έχετε μια γενική ιδέα ότι το DNA είναι η γενετική βάση για ό, τι είστε. Αυτό που ίσως δεν συνειδητοποιείτε είναι ότι η μόνη λειτουργία του DNA είναι να προσδιορίσετε τελικά τη σειρά των αμινοξέων που πηγαίνουν σε όλες τις πρωτεΐνες που σας κάνουν να είστε ποιοι είστε. Το DNA είναι απλά μακρά σκέλη τεσσάρων νουκλεοτιδίων που επαναλαμβάνονται ξανά και ξανά. Αυτά τα τέσσερα νουκλεοτίδια είναι αδενίνη, θυμίνη, γουανίνη και κυτοσίνη και συνήθως αντιπροσωπεύονται από τα γράμματα ATGC. Όσο καιρό είναι το DNA σας, το σώμα σας «διαβάζει» αυτά τα νουκλεοτίδια σε ομάδες τριών και κάθε τριών νουκλεοτιδίων κωδικοποιεί ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Έτσι, μια ακολουθία 300 νουκλεοτιδίων κωδικοποιεί τελικά μια πρωτεΐνη μήκους 100 αμινοξέων.
Επιλέγοντας τα αμινοξέα
Τελικά, το DNA σας βγάζει μικρότερα αντίγραφα, γνωστά ως αγγελιοφόρο RNA ή mRNA, τα οποία πηγαίνουν στα ριβοσώματα στα κύτταρα σας όπου παράγονται πρωτεΐνες. Το RNA χρησιμοποιεί την ίδια αδενίνη, γουανίνη και κυτοσίνη με το DNA, αλλά χρησιμοποιεί μια χημική ουσία που ονομάζεται ουρακίλη αντί της θυμίνης. Εάν παίζετε με τα γράμματα A, U, G και C και τα αναδιατάξετε σε ομάδες τριών, θα βρείτε ότι υπάρχουν 64 πιθανοί συνδυασμοί με ξεχωριστή σειρά. Κάθε ομάδα τριών είναι γνωστή ως κωδικόνιο. Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει ένα γράφημα που σας επιτρέπει να δείτε για ποιο αμινοξύ κωδικοποιεί ένα συγκεκριμένο κωδικόνιο. Το σώμα σας γνωρίζει ότι εάν το mRNA διαβάζει "CCU", θα πρέπει να προστεθεί ένα αμινοξύ που ονομάζεται προλίνη, αλλά αν γράφει "CUC", θα πρέπει να προστεθεί η λευκίνη αμινοξέος. Για να δείτε ένα ολόκληρο γράφημα κωδικονίων, δείτε την ενότητα αναφοράς στο κάτω μέρος της σελίδας.
Διαφορετικές δυνατότητες πρωτεϊνών
Μια πρωτεΐνη μπορεί να είναι απλά ένας κλώνος αμινοξέων, αλλά μερικές πολύπλοκες πρωτεΐνες είναι στην πραγματικότητα πολλαπλοί κλώνοι αμινοξέων που ενώνονται μεταξύ τους. Επιπρόσθετα, οι πρωτεΐνες έχουν διαφορετικά μήκη με μερικές να έχουν μήκος μόνο μερικά αμινοξέα και άλλες μήκους άνω των 100 αμινοξέων. Επιπλέον, δεν χρησιμοποιεί κάθε πρωτεΐνη και τα είκοσι αμινοξέα. Μια πρωτεΐνη θα μπορούσε πιθανότατα να έχει εκατό αμινοξέα, αλλά θα χρησιμοποιεί μόνο οκτώ ή δέκα διαφορετικά αμινοξέα. Λόγω όλων αυτών των δυνατοτήτων, υπάρχει κυριολεκτικά ένας άπειρος αριθμός πιθανών παραλλαγών που θα μπορούσαν να είναι μια πρωτεΐνη. Στη φύση, μπορεί να υπάρχει ένας πεπερασμένος αριθμός πρωτεϊνών. Ωστόσο, ο αριθμός των πραγματικών πρωτεϊνών που υπάρχουν είναι στα δισεκατομμύρια, αν όχι περισσότερο.
Η διαφορά σε μια πρωτεΐνη
Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί έχουν DNA και όλοι χρησιμοποιούν τα ίδια 20 αμινοξέα για να δημιουργήσουν τις πρωτεΐνες που είναι απαραίτητες για τη ζωή. Έτσι μπορούμε να πούμε ότι τα βακτήρια, τα φυτά, οι μύγες και οι άνθρωποι μοιράζονται όλα τα ίδια βασικά δομικά στοιχεία της ζωής. Η μόνη διαφορά μεταξύ μύγας και ανθρώπου είναι η σειρά του DNA και συνεπώς η σειρά των πρωτεϊνών. Ακόμα και στους ανθρώπους, οι πρωτεΐνες ποικίλλουν δραστικά. Η πρωτεΐνη αποτελεί τα μαλλιά και τα νύχια μας, αλλά αποτελεί επίσης τα ένζυμα στο σάλιο μας. Οι πρωτεΐνες αποτελούν την καρδιά μας και το συκώτι μας. Η ποικιλία δομικών και λειτουργικών χρήσεων για πρωτεΐνες είναι σχεδόν απεριόριστη.
Γιατί η παραγγελία είναι σημαντική
Η σειρά των αμινοξέων είναι εξίσου σημαντική για τις πρωτεΐνες, όπως και η σειρά των γραμμάτων είναι σημαντική για τις λέξεις. Σκεφτείτε τον όρο "Santa" και όλα όσα σχετίζονται με αυτόν. Η απλή αναδιάταξη των γραμμάτων μπορεί να αποδώσει τον όρο "Satan", ο οποίος έχει δραστικά διαφορετική έννοια. Δεν διαφέρει για τα αμινοξέα. Κάθε αμινοξύ έχει διαφορετικό τρόπο αντίδρασης με τα άλλα. Κάποιοι όπως το νερό, κάποιοι μισούν το νερό και τα διαφορετικά αμινοξέα μπορούν να αλληλεπιδράσουν σαν πόλοι σε έναν μαγνήτη όπου κάποιοι προσελκύουν και άλλοι απωθούν. Σε μοριακό επίπεδο, τα αμινοξέα συμπυκνώνονται σε σχήμα σπειροειδούς ή φύλλου. Εάν τα αμινοξέα δεν θέλουν να είναι δίπλα-δίπλα, αυτό μπορεί να αλλάξει δραστικά το σχήμα του μορίου. Τελικά, είναι το σχήμα του μορίου που πραγματικά ωριμάζει. Η αμυλάση, μια πρωτεΐνη στο σάλιο σας, μπορεί να αρχίσει να διαλύει τους υδατάνθρακες στα τρόφιμα σας, αλλά δεν μπορεί να αγγίξει τα λίπη. Η πεψίνη, μια πρωτεΐνη στους χυμούς του στομάχου σας, μπορεί να διασπάσει τις πρωτεΐνες, αλλά δεν μπορεί να διασπάσει τους υδατάνθρακες. Η σειρά των αμινοξέων δίνει στη πρωτεΐνη τη δομή της και η δομή δίνει στη πρωτεΐνη τη λειτουργία της.
